JPH09201352A - X線ct装置 - Google Patents

X線ct装置

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JPH09201352A
JPH09201352A JP8245942A JP24594296A JPH09201352A JP H09201352 A JPH09201352 A JP H09201352A JP 8245942 A JP8245942 A JP 8245942A JP 24594296 A JP24594296 A JP 24594296A JP H09201352 A JPH09201352 A JP H09201352A
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shift
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ray tube
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Yoshinobu Sugihara
栄伸 杉原
Takuya Kadoshima
拓也 門嶋
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Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 管電圧の大小によるX線強度分布シフトの相
殺をはかりたい。更に、熱ドリフト等によるX線管の移
動によるビームシフトの相殺をはかりたい。 【解決手段】 X線管2の駆動機構18を設けておく。
管電圧の大小によりX線強度分布シフトする。このシフ
トは出力A、Bの中に現われる。そこで、A=Bとする
ように、増幅器17の利得Gを設定する。この設定後に
あっては、比較器15、制御装置16を介してX線管2
がA=Bとなるように負帰還制御され、熱ドリフトシフ
トの補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線ビームのシフ
ト補正を行うX線CT装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線CT装置は、X線管と、この放出X
線をファンビーム状にコリメートするコリメータを持
つ。コリメータを通過するX線はファンビーム化され、
被検体に照射される。X線管に対向した配置関係にある
多チャンネルX線検出器が、被検体を透過したX線を検
出する。このX線検出器の出力はAD変換されて画像処
理装置に入力する。X線管とX線検出器とは互いに対向
した位置関係のもとに回転し、この回転の間、X線管が
X線を連続的又は間欠的に曝射し、所定のピッチ角度
(これを投影角度と呼ぶ)毎に、X線検出器によるそれ
に伴う被検体透過X線の検出を行う。対向位置関係のも
とでの1回転又は半回転180゜(+α)の回転により
得られたX線検出器の出力について、画像処理装置で、
各種の前処理や再構成処理が行われ、再構成画像を得
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】画像再構成のために
は、ファンビームX線がX線検出器のX線感応領域に正
確に入射することが必要である。X線管及びコリメータ
並びにX線検出器が互いに整列されることで、X線管か
ら放射されるX線がコリメータでファンビーム化され、
このファンビームX線がX線検出器のX線感応領域へと
入射する。こうしたX線管とコリメータとX線検出器と
は機構的に互いに整列するように設計され、組立てられ
ている。
【0004】しかし、こうした設計、組立てのもとで
も、ファンビームX線が位置ずれ(シフト)を起こすこ
とがあった。位置ずれの主な原因としては、X線管自体
の熱ドリフトによる移動がある。
【0005】X線管の移動により、焦点がずれ、予定の
ファンビームX線を得ることができない。熱ドリフトに
よるX線管の移動があっても、その移動量を検出してそ
の移動量を相殺するようなシフト補正方法が考えられ
る。その一例が特開平4−227238号である。特開
平4−227238号は、ファンビームを得るための手
段としてのコリメータに対して、移動量を相殺するよう
な位置制御をはかる。熱ドリフトによる移動量の相殺の
ためには、その移動量を正確に検出することが必要であ
る。
【0006】又、X線ビームの熱ドリフト等によるシフ
トをなくすために、コリメータの位置制御を行うが、こ
の際にシフト検出用の信号にノイズが重畳し、正しくシ
フト量を検出できないとの問題がある。
【0007】本発明の目的は、熱ドリフト等によるX線
管の移動量を正確に検出可能にするX線CT装置を提供
するものである。
【0008】更に本発明の目的は、コリメータへの位置
制御を使用することなく、X線の移動の相殺を可能にす
るX線CT装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、X線管と、X
線管駆動機構と、X線管からの放出X線をファンビーム
化するコリメータと、X線管と対向して、被検体を搭載
する天板の周囲を、回転する多チャネルX線検出器と、
ファンビームX線の熱ドリフト等シフトの有無を示す2
つの信号A、B(シフトなしでA=B、シフトあればそ
のシフトに応じた差分A−Bとなる)を出力するX線検
出器と、管電圧の大きさによって、熱ドリフト等シフト
の発生していない状態で出力A、BがA=Bとなるよう
に、出力A、Bの少なくともいずれか一方を調整する手
段と、この調整後に得られる信号A、Bの熱ドリフ等シ
フトによるA≠Bの場合に、A=Bとするように、上記
X線管駆動機構を介してX線管の位置制御を行う手段
と、この位置制御後の上記多チャネルX線検出器の計測
信号から画像再構成を行う処理手段と、より成るX線C
T装置を開示する。
【0010】更に本発明は、X線管と、X線管からの放
出X線をファンビーム化するコリメータと、X線管と対
向して、被検体を搭載する天板の周囲を回転する、多チ
ャネルX線検出器と、ファンビームX線の熱ドリフト等
シフトの有無を示す2つの信号A、B(シフトなしでA
=B、シフトあればそのシフトに応じた差分A−Bとな
る)を出力するX線検出器と、管電圧の大きさによっ
て、熱ドリフト等シフトの発生していない状態で出力
A、BがA=Bとなるように、出力A、Bのいずれか一
方を調整する手段と、コリメータ駆動機構と、この調整
後に得られる信号A、Bの熱ドリフト等シフトによるA
≠Bの場合に、A=Bとするように、上記コリメータの
位置制御を行う手段と、このコリメータの位置制御後の
上記多チャネルX線検出器の計測信号から画像構成を行
う処理手段と、より成るX線CT装置を開示する。
【0011】更に本発明は、X線管と、X線管駆動機構
と、X線管からの放出X線をファンビーム化するコリメ
ータと、X線管と対向して、被検体を搭載する天板の周
囲を、回転する多チャネルX線検出器と、ファンビーム
X線の熱ドリフト等シフトの有無を示す2つの信号A、
B(シフトなしでA=B、シフトあればそのシフトに応
じた差分A−Bとなる)を出力するX線検出器と、管電
圧及び又は管電流の大きさに応じて利得の大きさが切替
えられると共に、上記信号A、Bを入力しその利得に応
じた信号A′、B′を出力する利得手段と、この利得切
替え後に得られる信号A、Bに対する出力信号A′、
B′について熱ドリフト等シフトによるA′≠B′の場
合に、A′=B′とするように、上記X線管駆動機構を
介してX線管の位置制御を行う手段と、この位置制御後
の上記多チャネルX線検出器の計測信号から画像再構成
を行う処理手段と、より成るX線CT装置を開示する。
【0012】更に本発明は、X線管と、X線管からの放
出X線をファンビーム化するコリメータと、X線管と対
向して、被検体を搭載する天板の周囲を回転する、多チ
ャネルX線検出器と、ファンビームX線の熱ドリフト等
シフトの有無を示す2つの信号A、B(シフトなしでA
=B、シフトあればそのシフトに応じた差分A−Bとな
る)を出力するX線検出器と、管電圧及び又は管電流の
大きさに応じて利得の大きさが切替えられると共に、上
記信号A、Bを入力しその利得に応じた信号A′、B′
を出力する利得手段と、コリメータ駆動機構と、上記利
得切替え後に得られる信号A、Bに対する出力信号
A′、B′についての熱ドリフト等シフトによるA′≠
B′の場合に、A′=B′とするように、上記コリメー
タの位置制御を行う手段と、このコリメータの位置制御
後の上記多チャネルX線検出器の計測信号から画像構成
を行う処理手段と、より成るX線CT装置を開示する。
【0013】更に本発明は、上記管電圧及び又は管電流
による利得切替えは、X線強度信号が少なくて信号A、
Bのレベルが小さい時には信号A、Bのレベルの大きい
時に比して利得を大きくするように切替えるものとした
請求項3又は4のX線CT装置を開示する。
【0014】更に本発明は、上記管電圧及び管電流によ
る利得切替えは、熱ドリフトの発生していない状態で
A′=B′となるように利得切替えると共に、X線強度
が小さくて信号A、Bのレベルが小さい時には信号A、
Bのレベルの大きい時に比して利得を大きくするように
切替えるものとした請求項3又は4のX線CT装置を開
示する。
【0015】
【発明の実施の形態】図2は、本発明のX線CTシステ
ムの構成例図である。図において、ガントリ1の中央部
には開孔が形成され、この開孔には、ベット14の駆動
にともなって被検体5が挿入配置される。ガントリ1に
はX線管2とコリメータ3とX線検出器4が配置され、
X線管2及びコリメータ3とX線検出器4は前記被検体
5を間にして互いに対向配置されている。X線管2は制
御装置6の制御によってX線の放出を行う。コリメータ
3は、図3に示すように、X線管2内の陰極2Aより放
出された電子線が回転陽極2Bに衝突することにより発
生する円錐状のX線ビームを、厚さ(スライス幅)を持
った扇状ビーム3Aにコリメートする。コリメータ3を
通過した扇状X線ビーム3Aが被検体5を通る。円弧状
の多チャンネル形X線検出器4が被検体5を通過したX
線を検出する。
【0016】X線管2とX線検出器4は互いに対向した
まま被検体5を中心として回転する。この回転は走査部
制御装置8によって駆動される駆動装置7によって行
う。走査部制御装置8は画像処理装置11からの出力信
号によって駆動される。更に、X線検出器4からの出力
は、増幅器9を介してA/D変換器10によってディジ
タル化され前記画像処理装置11に入力する。そして、
この画像処理装置11によって画像処理により再構成像
を得る。再構成像は、ディスプレイ12に表示したり、
あるいは記憶装置13に記録したりする。
【0017】図1は、本発明の管電圧の大小による強度
分布シフトの補正制御(相殺又は低減)手段付加例を示
す。X線管2は、内部に電子線を発生する陰極2A、こ
の電子線の標的となる回転陽極2Bとを持つ。回転陽極
2Bが電子線を受けてX線2Cを放出する。X線管2
は、ウォームギヤ等の駆動機構18によって矢印(紙面
の左右)方向に微動できるようになっている。回転陽極
2Bからの放出X線2Cはコリメータ3によってスライ
スの幅を制御してファンビーム状にコリメートされ、被
検体5に照射され、この透過X線はX線検出器4で検出
される。尚、X線検出器4は多チャンネル形であり、紙
面に直交する方向にチャンネルが形成されている。
【0018】コリメータ3Bは、放出X線2Cの一部を
取り込み、2チャンネルX線検出器4Bで、ファンビー
ムX線のシフト及び管電圧の大小による強度分布シフト
を検出可能なように、コリメートする。2チャンネルX
線検出器4Bの構成とコリメータ3Bを通過したX線と
の関係を図4に示す。Fがコリメータ3Bからの放出X
線(ファンビームX線)である。X線Fはスライス幅か
らみた図である。
【0019】図のファンビームX線Fと検出器4Bの感
応領域との関係は以下の通りである。斜線領域42と4
3とは不感領域、白ヌキ領域40と41とは感応領域で
ある。ファンビームX線Fが感応領域40と41との中
間位置(デッドライン)45に対して、直交する方向に
なるように、ファンビームX線Fに対して検出器4Bを
配置する。熱ドリフトによる前後動シフトがない正常位
置がファンビームX線のP0位置であり、このP0位置に
あっては、感応領域40と41との出力は等しい。一
方、前に移動すると、P0→P1方向にファンビームX線
Fが移動し、後に移動すると、P0→P2方向にファンビ
ームX線Fが移動する。従ってP0、P1、P2位置での
各出力A、Bは以下の如くなる。 P0位置ではA=B P1位置ではA>B P2位置ではA<B
【0020】以上のX線検出器4Bの出力A、Bの差分
(A−B)を求め、この差分を零(A=B)にするよう
に制御を行う。この制御系統が、負帰還系を形成する比
較器15及び制御装置16、駆動機構18である。即
ち、比較器15で差分(A−B)をとり、制御装置1
6、駆動機構18で差分(A−B)を零にするようにX
線管2の位置制御を行う。然るに、管電圧による強度分
布シフトが存在すると、P0位置であってもA=Bとな
らない。P1、P2位置でもA、Bの成分の中に強度分布
シフトの影響がスライス幅方向に現われ、本来のA、B
でなくなり、X線管の位置制御を正しく行えない。これ
を、図6で説明する。
【0021】管電圧によってスライス方向でX線の強度
分布がシフトすることが、本件発明者によって確認でき
た。この際の強度分布の様子を図5に示す。横軸がスラ
イス幅方向の座標値、縦軸がX線相対強度を示す。管電
圧として、80KV、100KV、120KVの3つの
例を示した。この図から明らかなことは、管電圧の大き
さによって、分布ピーク位置が、80KVでa、100
KVでb、120KVでcとシフトし、且つ分布形状も
それに応じて変化する。こうした分布ピーク位置のシフ
ト、分布形状のシフトが生ずると、出力A、Bにその影
響が現われ、本来の熱ドリフトシフトによる出力A、B
と異なったものになる。
【0022】そこで、本実施の形態では、熱ドリフトの
ないX線管の立ち上げ時に、A=Bとなるように調整さ
れる可変利得(G)増幅器17(例えばAGC)を設け
た。そして、このX線管の立ち上げ時に、その時の管電
圧によってもA=Bとなるように、利得設定を行う。こ
の利得設定は、利得制御回路19によって行う。管電圧
による適正利得は事前に定まる場合にはラッチしておき
この信号19Aによって制御してよい。事前に定まらな
い場合には、X線管2を熱ドリフトシフトのない位置に
設定しておき、その状態で使用する管電圧によってX線
を曝射してA=Bとなるように利得選択を行う。
【0023】G設定は、X線CT装置の立ち上げ時に行
うが、この調整後にあってのX線管の実働時に、熱ドリ
フトシフトが発生した場合でも、管電圧強度分布シフト
の補正がなされているため、下記の負帰還系が働く。即
ち、比較器15→制御装置16→駆動機構18→検出器
4B→比較器15なる閉ループ負帰還系を構成してお
き、比較器15の出力Qが零となるように、この負帰還
系を働かせる。これは、比較器15の出力Qが制御装置
16に入力し、その出力Qを零にするように駆動機構1
8を働かせることで実現する。
【0024】熱ドリフトの相殺制御の従来例としては、
特開平4−227238がある。これは、X線管の放出
側にあるファンビーム用コリメータに対して、熱ドリフ
トを相殺するように、位置(回転を含む)制御するよう
にしたものである。これにより、ファンビームX線が、
多チャンネルX線検出器に、位置ずれを起こすことなく
入力できるようになる。これはX線管の位置制御に代わ
る例であるが、かかるコリメータ制御を行わせるやり方
にも適用できる。この場合、比較器15の出力でコリメ
ータの制御を行う。
【0025】図1の実施の形態では、管電圧の大小によ
って利得Gを変更して比較器15で比較を行い、ビーム
シフトの相殺をはかるようにした。然るに、比較器15
への入力信号の中にノイズが混入し比較の精度を低下さ
せるとの問題を持つことがあった。これの理由と新しい
実施の形態とについて以下で説明する。
【0026】X線検出器4Bの2つの出力A、Bのレベ
ルは、X線強度により大きく変化する。図7(a)、
(b)にその様子を示す。図7(a)はX線強度が小さ
い場合、図7(b)はX線強度が大きい場合である。か
かる図7(a)、(b)で、信号A、BにノイズN(N
1、N2)が重畳する。ノイズ源としては、各種電気回路
からの高周波ノイズ、ホトカップリング機構等から発生
する高周波ノイズ、X線源からのX線の微少なばらつき
によるノイズ等が考えられる。いずれにしろ、信号A、
BそれぞれにノイズN1、N2が重畳する。
【0027】高周波ノイズN1、N2が重畳していると、
信号レベルの低い図7(a)では信号AとBとの大小の
比較が正確にしにくい。信号レベルの大きい図7(b)
ではノイズN1、N2が混入していても、本来のA、Bに
比してノイズN1、N2のレベルが相対的に小さいため、
AとBとの大小の比較は正しく行われる。そこで、本発
明では、図7(a)の如き、信号A、Bのレベルが小さ
い場合に、そのレベルを大きくすべく利得制御を行わせ
AをA′、BをB′にして出力させることにした。その
実施の形態を図6に示す。図1に対比して、X線検出器
4Bの2つの出力端に、可変利得増幅回路(例えばAG
C)21、22を設け、これを利得制御回路20によっ
て利得制御するようにした。利得制御回路20は、設定
されたX線強度(管電圧、管電流で定まる値)を入力と
し、設定X線強度が大であれば利得を変化させず、設定
X線強度が小であれば利得を大きくするように、利得増
幅回路20、21を制御する。図8には、図7の
(イ)、(ロ)に対する制御例を示す。図8(イ)が図
7(イ)に対応したものであり、利得を大きくした例、
図8(ロ)が図7(ロ)に対応し、利得を変更しない例
を示す(従って、図6(ロ)と図7(ロ)とは同一波
形)。図7(イ)は一つの例であって、その他に図7
(ロ)の波形に近くて種々の大小のレベルのものがある
が、それらに対してもX線強度の大きさに応じて利得変
更を行えばよい。
【0028】尚、利得増幅回路20、21は、ノイズN
1、N2の周波数帯では利得制御感度が低く、それ以下の
周波数帯(直流成分を含む)では利得制御感度が大きく
なるような回路構成にすることが望ましい。これによ
り、図9に示すような信号AとBとの大小の区別はつく
もののノイズN1とN2とで示すようなノイズの一部がレ
ベル的に互いに重なっているような場合にも、図8
(イ)の如き峻別のつく2つの波形A、Bを得ることが
できる。
【0029】このような利得制御を行うことで、図8
(イ)の如き波形信号が比較器15への入力A′、B′
となり、ノイズN1、N2がA、Bに乗っていても、両者
のレベルの大小を確実に比較できることになった。
【0030】図6の実施の形態では、利得増幅回路17
と区別して利得増幅回路22を設けたが、両者を1つに
して、別々の制御又は重畳した制御を行わせてもよい。
更に、図1の実施の形態によるX線管の位置制御の他
に、特開平4−227238によりコリメータの位置制
御の例にも適用できる。
【0031】以上はX線CT計測の例で説明したが、C
T計測のみでなくCT装置によるX線透視撮影にも利用
できる。またX線CT装置以外への適用、例えばX線源
を使うすべてのX線装置に適用可能である。また、熱ド
リフトシフトの例としたが、機械系の微動シフト等にも
適用できる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、管電圧の大小によるX
線強度分布シフトを補正できた。更に本発明によれば、
X線強度分布シフトを補正したもとで、熱ドリフトシフ
トによるX線ファンビームの位置ずれも、正しく補正で
きるようになった。更に本発明によれば、X線強度が小
さい時のノイズの重畳による信号A、Bの比較の誤りを
なくすことができることになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のX線CT装置の構成例図である。
【図2】X線CTシステムの全体構成例図である。
【図3】ファンビームX線を得るための構成図である。
【図4】本発明の2チャネルX線検出器の感応領域とX
線ファンビームシフト例とを示す図である。
【図5】管電圧の大小によるファンビーム内X線強度分
布シフト例を示す図である。
【図6】本発明の他の実施の形態であるX線CT装置を
示す図である。
【図7】信号A、Bにノイズが重畳した波形図である。
【図8】信号A、Bを増幅した波形図である。
【図9】信号A、Bにノイズが重畳した他の波形図であ
る。
【符号の説明】
1 ガントリ 2 X線管 3 コリメータ 4 多チャネルX線検出器 5 被検体 2B 回転陽極 2C ファンビームX線 3B コリメータ 4B 2チャネルX線検出器 15 比較器 16 制御装置 17 増幅器 18 駆動機構 19 増幅率制御回路 40、41 感応領域 42、43 不感応領域 P0、P1、P2 ファンビーム

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線管と、 X線管駆動機構と、 X線管からの放出X線をファンビーム化するコリメータ
    と、 X線管と対向して、被検体を搭載する天板の周囲を、回
    転する多チャネルX線検出器と、 ファンビームX線の熱ドリフト等シフトの有無を示す2
    つの信号A、B(シフトなしでA=B、シフトあればそ
    のシフトに応じた差分A−Bとなる)を出力するX線検
    出器と、 管電圧の大きさによって、熱ドリフト等シフトの発生し
    ていない状態で出力A、BがA=Bとなるように、出力
    A、Bの少なくともいずれか一方を調整する手段と、 この調整後に得られる信号A、Bの熱ドリフ等シフトに
    よるA≠Bの場合に、A=Bとするように、上記X線管
    駆動機構を介してX線管の位置制御を行う手段と、 この位置制御後の上記多チャネルX線検出器の計測信号
    から画像再構成を行う処理手段と、 より成るX線CT装置。
  2. 【請求項2】 X線管と、 X線管からの放出X線をファンビーム化するコリメータ
    と、 X線管と対向して、被検体を搭載する天板の周囲を回転
    する、多チャネルX線検出器と、 ファンビームX線の熱ドリフト等シフトの有無を示す2
    つの信号A、B(シフトなしでA=B、シフトあればそ
    のシフトに応じた差分A−Bとなる)を出力するX線検
    出器と、 管電圧の大きさによって、熱ドリフト等シフトの発生し
    ていない状態で出力A、BがA=Bとなるように、出力
    A、Bのいずれか一方を調整する手段と、 コリメータ駆動機構と、 この調整後に得られる信号A、Bの熱ドリフト等シフト
    によるA≠Bの場合に、A=Bとするように、上記コリ
    メータの位置制御を行う手段と、 このコリメータの位置制御後の上記多チャネルX線検出
    器の計測信号から画像構成を行う処理手段と、 より成るX線CT装置。
  3. 【請求項3】 X線管と、 X線管駆動機構と、 X線管からの放出X線をファンビーム化するコリメータ
    と、 X線管と対向して、被検体を搭載する天板の周囲を、回
    転する多チャネルX線検出器と、 ファンビームX線の熱ドリフト等シフトの有無を示す2
    つの信号A、B(シフトなしでA=B、シフトあればそ
    のシフトに応じた差分A−Bとなる)を出力するX線検
    出器と、 管電圧及び又は管電流の大きさに応じて利得の大きさが
    切替えられると共に、上記信号A、Bを入力しその利得
    に応じた信号A′、B′を出力する利得手段と、 この利得切替え後に得られる信号A、Bに対する出力信
    号A′、B′について熱ドリフト等シフトによるA′≠
    B′の場合に、A′=B′とするように、上記X線管駆
    動機構を介してX線管の位置制御を行う手段と、 この位置制御後の上記多チャネルX線検出器の計測信号
    から画像再構成を行う処理手段と、 より成るX線CT装置。
  4. 【請求項4】 X線管と、 X線管からの放出X線をファンビーム化するコリメータ
    と、 X線管と対向して、被検体を搭載する天板の周囲を回転
    する、多チャネルX線検出器と、 ファンビームX線の熱ドリフト等シフトの有無を示す2
    つの信号A、B(シフトなしでA=B、シフトあればそ
    のシフトに応じた差分A−Bとなる)を出力するX線検
    出器と、 管電圧及び又は管電流の大きさに応じて利得の大きさが
    切替えられると共に、上記信号A、Bを入力しその利得
    に応じた信号A′、B′を出力する利得手段と、 コリメータ駆動機構と、 出力信号A′、B′についての熱ドリフト等シフトによ
    るA′≠B′の場合に、A′=B′とするように、上記
    コリメータの位置制御を行う手段と、 このコリメータの位置制御後の上記多チャネルX線検出
    器の計測信号から画像構成を行う処理手段と、 より成るX線CT装置。
  5. 【請求項5】 上記管電圧及び又は管電流による利得切
    替えは、X線強度信号が少なくて信号A、Bのレベルが
    小さい時には信号A、Bのレベルの大きい時に比して利
    得を大きくするように切替えるものとした請求項3又は
    4のX線CT装置。
  6. 【請求項6】 上記管電圧及び管電流による利得切替え
    は、熱ドリフトの発生していない状態でA′=B′とな
    るように利得切替えると共に、X線強度が小さくて信号
    A、Bのレベルが小さい時には信号A、Bのレベルの大
    きい時に比して利得を大きくするように切替えるものと
    した請求項3又は4のX線CT装置。
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